CN105529849A - 电动助力转向电动机的转子、具有该转子的电动助力转向电动机以及它们的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以使齿槽转矩变小的方式装配的电动助力转向电动机的转子、具有该转子的电动助力转向电动机以及它们的制造方法。采用转子铁芯由两个独立的铁芯(12、13)构成的分段斜极结构，以在两个所述铁芯和轴(6)的连接使用热装的方式来构成电动助力转向电动机(100)的转子。可以构成为，转子铁芯的磁力中心通过管理尺寸地从轴顶端部热装两个上述铁芯来进行调节。

Description

电动助力转向电动机的转子、具有该转子的电动助力转向电动机以及它们的制造方法

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向电动机的转子、具有该转子的电动助力转向电动机以及它们的制造方法。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，有日本特开2004-153913号公报(专利文献1)以及日本特开平8-322172号公报(专利文献2)。在这些公报中，揭示有如下技术：在设置于电动机的转子上的转子铁芯上设有分段斜极，在该转子铁芯的外围部黏贴有磁铁，且该转子铁芯和轴通过热装而被固定。另外，在日本特开2005-304178号公报(专利文献3)中，揭示了转子没有分段斜极的技术。

现有技术文献

专利文献1:日本特开2004-153913号公报

专利文献2:日本特开平8-322172号公报

专利文献3:日本特开2005-304178号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在上述专利文献中记述了在转子的组装中转子铁芯和轴的连结采用热装(焼嵌め)这一手段来固定的技术，但是实际上没有关于作为电动机的特性的齿槽转矩的记载，在单纯是轴和转子铁芯的热装的时候，以能够缩小齿槽转矩的方式来进行组装是较为困难的。即，这是因为由单侧的磁铁和定子铁芯发生的齿槽转矩与由另一侧的磁铁和定子铁芯发生的齿槽转矩不一致的话，就不能抵消基于分段斜极的齿槽转矩。除了各个齿槽转矩的大小之外，关于相位，在日本特开昭61-199447号公报中具有如下记载：选择相对于理论扭斜角在前后为最小之处，优选在实际的磁路中适当地决定扭斜角。

在形成了从各个永久磁铁发出的磁通在定子铁芯交链而返回的磁路的状态下，齿槽转矩的大小由伴随转子的旋转的磁能的变化程度来决定。因此，为了使齿槽转矩的大小变得一样，需要使转子的各自的永久磁铁和定子铁芯的重合幅度变得一样。换句话说，使定子的重叠厚度的中心部，即定子磁路的磁力中心位置和转子的分段斜极的界限位置(转子的磁力的中心)一致是重要的。

在那里，本发明的目的在于提供一种以使齿槽转矩变小的方式组装的电动助力转向电动机的转子、具有该转子的电动助力转向电动机以及它们的制造方法。

为解决上述课题，例如采用在权利要求中所记载的结构。

本发明包含多个解决上述课题的手段，例举其一例的话，其特征在于，在采用转子铁芯由2个独立的芯构成的分段斜极结构的电动助力转向电动机的转子中，两个所述芯和轴的连结使用采用热装。

发明效果

根据本发明，能够提供以使齿槽转矩变小的方式组装的电动助力转向电动机的转子、具有该转子的电动助力转向电动机以及它们的制造方法。

上述意外的课题、结构以及效果通过以下的实施例的说明而明白。

附图说明

图1是机电一体型的电动助力转向电动机的侧视图。

图2是截面图。

图3是转子立体图。

图4是转子的侧视图。

图5是外壳的截面图。

图6是外壳截面图。

图7是转子立体图。

图8是说明齿槽转矩的合成波形的说明图。

附图标记

1滑轮

2外壳

3磁极传感器

4定子铁芯

5线圈

6轴

7F轴承

8R轴承

9轴承箱

10锥形定位环

11O形环槽

12F转子铁芯

13R转子铁芯

12mF磁铁

13mR磁铁

20u、20v、20w三相端子U、V、W

100EPS电动机

具体实施方式

以下使用附图，说明实施例。

[实施例1]

图1只示出了电动机和ECU由机电一体构成的电动助力转向(以下简称为EPS)电动机单元的电动机部(EPS电动机100)。EPS电动机100在外壳2之中容纳有电动机构成部件，EPS系统的齿轮驱动是通过设置于EPS电动机100上的滑轮1和轮带而构成动力的传递机构。又，成为如下结构：ECU(没有图示)被连接在图1的右侧，设置于电动机的三相端子U、V、W相20u、20v、20w和ECU电连接。另外，在EPS电动机100上设置有用于检测转子的磁极位置的磁极传感器3。

图2示出了图1所示出的电动机的截面图。对构成进行说明。在电动机的中心部，配置有轴6，在其顶端端部配置有滑轮1。在轴6的中心部，设置有被配置在滑轮一侧的F转子铁芯12和与该F转子铁芯12接触配置的R转子铁芯13。各个转子铁芯通过热装而连接于轴6。在F转子铁芯12以及R转子铁芯13的外周部配置有扇形的永久磁铁。对于F转子铁芯12设置F磁铁12m，且对R转子铁芯13设置R磁铁13m。这些永久磁铁采用的是残留磁通密度为1.4T左右的永久磁铁。在前面说明的转子铁芯的左右设置有F轴承7和R轴承8。F轴承7被固定于外壳2，另一个R轴承8被固定于轴承箱9。在外壳2的内周部设置有定子铁芯4，在该定子铁芯4上设置有线圈骨架，线圈5卷装在其外周部。外壳2由铝合金压铸件构成，通过设置于外壳的O形环槽11确保与前面说明的ECU的气密封。

在图3中示出转子结构。转子由第1旋转部和相对于第1旋转部机械地挪动相位的第2旋转部构成。第1旋转部和第2旋转部具有8块永久磁铁。在第1旋转部，在F转子铁芯12的表面设置有8块F磁铁12m。在第2旋转部，在R转子铁芯13的表面设置有8块R磁铁13m。无论是哪个转子铁芯，以磁铁的旋转防止和定位固定为目的磁铁固定部12S以及13S被设置与磁铁的个数相同的数量。永久磁铁和转子铁芯被用粘合剂固定，在粘合剂干燥了之后设置金属制的保护盖(未图示)。

第1旋转部的相位和第2旋转部的相位作为消除齿槽转矩的波形的相位。比方说，在8P12S(转子的磁极数为8极，定子的插槽数为12个)的情况下，由于齿槽转矩的主要的次数变成24次成分，成为机械角为15度的振动周期。因此，为了成为在其1/2的7.5度左右完全消除齿槽转矩的相位，使其相位一致地将两个转子铁芯热装于轴上。

说明在本发明采用热装的理由。第1，由于不将轴机械地压入转子铁芯，因此能够抑制污染物的产生。第2，考虑到在将轴压入至由层叠钢板构成的转子铁芯时，由于轴的压入载荷而在转子铁芯的内周部发生变形，在两个转子铁芯的边界面产生间隙。另外，存在金属制的污染物被夹在这个间隙中间，之后污染物进入发动机内部的可能性。第3，通过热装转子铁芯，冲压油气化，从铁芯表面取得油分，由此具有粘合剂的粘合条件稳定的效果。

利用图4，对轴6和转子铁芯的组装进行说明。为使齿槽转矩变小，重点在于，如何使由分段斜极构成的转子铁芯的磁力中心与定子铁芯的磁力中心一致。该磁力中心偏离的话，第1旋转部所生成的齿槽转矩的大小和第2旋转部所生成的齿槽转矩的尺寸大小变得不一致，因此在进行扭斜并消除齿槽转矩时，即使相位再合适在波峰值不同的情况下也无法完全消除齿槽转矩。

由EPS发动机允许的齿槽转矩的大小相对于发动机的最高转矩为0.2％以下，非常小为几毫Nm。转子铁芯的磁力中心和定子铁芯的磁力中心偏离的话，则齿槽转矩的24次成分残余，在驾驶员进行转向操作时，出现手能感觉到的振动。因此，使定子的磁力中心和转子的磁力中心一致非常重要。

对使转子轴心与定子轴心一致的一种组装方法进行具体说明。想要一致的位置为转子铁芯的两个转子铁芯的交界线，并对该交界线与成为组装的基准的轴顶端的距离进行一定的管理。

作为管理该距离的一种方法，如图4所示，分两次进行转子铁芯的热装。在这种情况下，如图4的(b)所示，以轴的端面为基准，在管理尺寸1的位置进行第1次热装。接着，如图4的(c)所示，在第2次热装过程中，与第1次热装了的转子铁芯端面接触，将R转子铁芯13进行热装。此时，通过将F转子铁芯12的磁铁固定部作为基准，或将设置于转子铁芯的孔作为基准，R转子铁芯13相对于F转子铁芯12成角度，由此实施热装以对扭斜角进行管理。另外，将转子的最外周部作为基准时，精度提高，且能够使扭斜角的误差变小。

除了图4所示的方法之外，也有由夹具定位有磁力中心的磁铁固定部，以一次热装来进行制作的方法。一次热装与图4所示的基于两次热装的方法相比，能够提高两个转子铁芯的孔的重叠精度。但是一次的热装需要提高热装时的温度并扩大两个转子铁芯的间隙地进行热装，因此最好根据所要求的发动机特性来进行选择。

图5对热装于外壳2的定子铁芯4的磁力中心s进行说明。为使定子的磁力中心与转子的轴心实际一致，最好是每次测量转子铁芯的重叠厚度，边调节管理尺寸2，边进行热装，但作业变得复杂，因此在定子铁芯的热装中，也可以将自外壳端面的基准位置到定子铁芯端面为止的距离作为管理尺寸2进行一定的管理。关于定子铁芯的厚度偏差的厚度的变动在图中的箭头的部分发生。一般的铁芯的厚度偏差为±1张铁芯的厚度，因此在0.5mm的板厚的情况下定子铁芯的厚度偏差为±0.5。对于定子，在磁力中心部，板厚的1/2为磁力中心的误差，最大产生±0.25mm的误差。

图6示出转子和定子的组装基准。如图5所说明的那样，定子以从外壳端面到铁芯端面的距离进行管理。对于转子，与定子同样以铁芯端面进行管理时，在由串联2段构成的转子铁芯中，对于各自的铁芯分别产生±0.5mm的偏差的话，则与定子的磁力中心最大，为0.75mm，产生第1旋转部生成的齿槽转矩和第2旋转部生成的齿槽转矩的大小的偏差变大，且无法很好地消除齿槽转矩的问题。因此，如图4所说明的那样，转子铁芯对于轴顶端的基准位置是以铁芯和铁芯的交界线为基准。另外，通过将轴顶端和外壳端面的距离作为管理尺寸3进行组装，使转子铁芯的厚度偏差如图中箭头所示的那样从磁力中心偏离，由此使第1旋转部生成的齿槽转矩的大小和第2旋转部生成的齿槽转矩的大小均一，由此大幅减少了合成波形的齿槽转矩。

图7是关于磁铁和转子铁芯的定位的说明图。磁铁的旋转方向的定位为磁铁固定部13s，但在轴向上与设置于另一转子铁芯的磁铁固定部12s的端面接触并固定。由此，磁铁之间没有间隙，磁铁端面恰好与磁力中心一致，因此能够制作均一的转子。

图8示出第1旋转部生成的齿槽转矩的波形和第2旋转部生成的齿槽转矩的波形以及所合成的齿槽转矩的波形。

第1旋转部生成的齿槽转矩以加入齿槽转矩的形状进行表示，所述齿槽转矩加入直流的摩擦而交流性地变动。直流部分由铁芯的磁滞损耗以及轴承的摩擦损耗决定。分段斜极为了消除这种交流性地变动的齿槽转矩的相位，对角度进行调整，以使第1旋转部生成的齿槽转矩和第2旋转部生成的齿槽转矩的相位反转。如图所示，通过调整相位和大小，能够使其变小。该角度是根据磁路的饱和状态而变化的。另外，齿槽转矩的大小在本发明中进行了说明，将转子的组装基准设为转子铁芯之间的接触部，从而使第1旋转部和第2旋转部生成的齿槽转矩的大小变得大致相等，并使转子铁芯和定子铁芯的磁力中心极力一致。

另外，如以上所说明的那样，在本发明中进行组装，从而使转子铁芯的磁力中心与定子的厚度在1/2的位置上一致，另外，使各自的磁铁分别接触磁力中心。由此能够限制磁铁的轴向位置，因此能够降低磁铁的旋转方向的各磁铁的磁通的偏差，并能将磁能的变动压制得较低。此时，通过磁铁的轴向定位在另一永久磁铁的停止旋转的端部与磁铁接触，其结果，能够使永久磁铁之间彼此接触。

在本发明中，在由分段斜极构成的电动助力转向发动机中，通过在转子铁芯和轴的连接中使用热装的方法，能抑制由于轴和转子铁芯的机械式的压入等造成的转子铁芯的变形，由此能够精度好地组装转子的轴心。由此，由于还能够抑制由于接触压入而产生的污染物的发生，因此能够实现适合电动助力转向的组装。其结果，能减少电动助力转向发动机所要求的齿槽转矩。

而且，由于使两个转子铁芯的接触部为磁力中心地进行组装，不会受到转子铁芯的厚度偏差的影响，因此与以转子铁芯的端面基准进行组装的情况相比，能够缩小齿槽转矩，作为电动助力转向系统，能够减小驾驶员手能感受到的齿槽转矩的影响，提供良好的转向特性。

另外，本发明并被上述的实施例所限定，还包括各种各样的变形例。比方说，上述的实施例是为了对本发明易于理解地说明，而进行详细的说明，并不一定限定于所说明的具有全部结构的实施例。

Claims (8)

1.一种电动助力转向电动机的转子，其是采用转子铁芯由2个独立的铁芯构成的分段斜极结构的转子，其特征在于，

两个所述铁芯和轴的连接采用热装。

2.如权利要求1所述的电动助力转向电动机的转子，其特征在于，

通过对相距轴顶端部的尺寸进行管理的方式对两个所铁芯进行热装来调节所述转子铁芯的磁力中心。

3.如权利要求1或2所述的电动助力转向电动机的转子，其特征在于，

被粘贴在其中一个所述铁芯上的永久磁铁被设置为在轴向上与被设置在另一个所述铁芯上的磁铁定位部相接触。

4.一种电动助力转向电动机，其具有权利要求1至3中任一项所述的电动助力转向电动机的转子。

5.一种电动助力转向电动机的转子的制造方法，所述电动助力转向电动机的转子是采用转子铁芯由2个独立的铁芯构成的分段斜极结构的转子，所述电动助力转向电动机的转子的制造方法的特征在于，具有：

以轴的轴方向端面为基准在规定的位置将第1铁芯热装于所述的轴上的第1工程；以及

将第2铁芯定位并热装在通过所述第1工程所热装的第1铁芯的轴方向端面上的第2工程。

6.如权利要求5所述的电动助力转向电动机的转子的制造方法，其特征在于，

在所述第2工程中，以所述磁铁固定部或者设置于所述第1铁芯上的孔为基准，相对于所述第1铁芯调节所述第2铁芯的角度。

7.一种电动助力转向电动机的转子的制造方法，所述电动助力转向电动机的转子是采用转子铁芯由2个独立的铁芯构成的分段斜极结构的转子，所述电动助力转向电动机的转子的制造方法的特征在于，

定子通过管理从外壳端面到定子铁芯端面的距离的方式而构成，

转子通过管理从轴顶端到两个所述铁芯的界限的距离的方式而构成。

8.如权利要求7所述的电动助力转向电动机的生产方法，

对轴顶端与外壳端面的距离进行管理。